Comment les plantes protègent leur patrimoine génétique de la chaleur
Des températures en hausse et des vagues de chaleur plus fréquentes menacent la fertilité d'importantes plantes utiles. Des chercheurs du département de biologie de l'université de Hambourg viennent d'identifier un mécanisme de protection décisif contre le stress thermique dans les cellules végétales - une base prometteuse pour la sélection de variétés résistantes au climat. Leur étude a été publiée dans "Science Advances".
Photo : UHH/Schnittger Dans les cellules de l'épeire des champs, des granules de stress se forment sous l'effet de la chaleur, que l'on voit ici sous forme de points vert vif. Ceux-ci jouent un rôle essentiel dans la reproduction de la plante.
Comme chez les animaux et les humains, la reproduction sexuelle joue un rôle chez de nombreuses plantes. Elles produisent également des cellules sexuelles, appelées gamètes. Le pollen des fleurs, par exemple, contient des gamètes mâles qui, lors de la pollinisation, rencontrent des gamètes femelles dans l'ovaire. La formation des gamètes est une affaire délicate, car la plante doit réduire la quantité de matériel génétique qu'elle contient : contrairement aux autres cellules, les gamètes ne contiennent qu'un seul jeu de chromosomes au lieu d'un double. C'est la condition pour qu'après la fusion des cellules sexuelles mâles et femelles, de nouvelles cellules avec seulement deux jeux de chromosomes - et non quatre - se forment.
Un acteur important de ce processus est la protéine TAM. "Aux températures normales, ces molécules protéiques sont dispersées à l'intérieur des cellules, mais à la chaleur, elles forment avec d'autres molécules de petits groupes appelés granules de stress. Ceux-ci sont censés protéger la cellule de la chaleur, mais on ne sait pas encore exactement comment cela fonctionne", explique le professeur Arp Schnittger du département de biologie de l'université de Hambourg et auteur principal de l'étude. Elle a été réalisée en collaboration avec des partenaires de Chine et du Japon et constitue la première publication du groupe de recherche BIKON, qui est soutenu par la ville de Hambourg.
Pour en savoir plus sur le rôle de la protéine TAM et des granules de stress, Schnittger et son équipe ont réalisé des essais sur une plante modèle. Les chercheurs ont associé différentes protéines de l'arabette des champs (Arabidopsis thaliana) à une protéine fluorescente, de sorte que ces protéines lumineuses ont pu être observées avec des microscopes spéciaux adaptés à l'étude des tissus.
Dans un deuxième temps, les protéines TAM ont été génétiquement modifiées. Si, par conséquent, elles ne pouvaient plus pénétrer dans les granules de stress, des cellules germinales défectueuses avec un double jeu de chromosomes se sont formées lors de la multiplication. "Ce résultat montre que le transport des protéines TAM dans les granules de stress est décisif pour la réussite de la reproduction en cas de stress thermique", explique le professeur Schnittger.
Dans une deuxième série d'expériences, les chercheurs ont pu identifier une région spécifique de la protéine TAM qui est responsable de l'absorption dans les granules de stress et qui est absente chez d'autres protéines. "Nous avons ainsi découvert un tout nouveau mécanisme de régulation, inconnu jusqu'à présent, qui assure la reproduction génétiquement stable des plantes en cas de chaleur", souligne le professeur Schnittger. Les producteurs de semences pourront à l'avenir utiliser cette découverte pour cultiver des plantes chez lesquelles ce mécanisme de régulation est particulièrement développé.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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